L'équipe a mené l'étude depuis Hawai'i en utilisant deux observatoires Maunakea sur l'île d'Hawai'i—W. Observatoire M. Keck et Télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) — ainsi que l'Institut d'astronomie Pan-STARRS de l'Université d'Hawaï (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) à Haleakalā, Maui ; les résultats sont publiés dans une édition récente de The Astrophysical Journal .

"UMa3/U1 est situé dans la constellation de la Grande Ourse (Grande Ourse), où se trouve la Grande Ourse. Elle se trouve dans notre cour cosmique, relativement parlant, à environ 30 000 années-lumière du soleil", explique Simon Smith, diplômé en astronomie. étudiant à l’Université de Victoria et auteur principal de l’étude. "UMa3/U1 avait jusqu'à présent échappé à la détection en raison de sa luminosité extrêmement faible."

Les observations révèlent que le système stellaire est minuscule, avec seulement une soixantaine d’étoiles âgées de plus de 10 milliards d’années et s’étendant sur seulement 10 années-lumière. UMa3/U1 a une masse extrêmement faible :16 fois la masse du soleil, elle est 15 fois moins massive que la plus faible galaxie naine présumée.

UMa3/U1 a été détecté pour la première fois à l'aide des données obtenues lors de l'enquête ultraviolette proche infrarouge optique du Nord (UNIONS) au CFHT et au Pan-STARRS.

L'équipe a ensuite étudié le système stellaire plus en détail à l'aide du spectrographe multi-objets à imagerie profonde (DEIMOS) de l'observatoire Keck et a confirmé qu'UMa3/U1 est un système lié gravitationnellement, soit une galaxie naine, soit un amas d'étoiles.

"Il y a si peu d'étoiles dans UMa3/U1 qu'on pourrait raisonnablement se demander s'il s'agit simplement d'un regroupement fortuit d'étoiles similaires. Keck a été critique en démontrant que ce n'est pas le cas", explique la co-auteure Marla Geha, professeur d'astronomie et de physique à l'UMa3/U1. Université de Yale. "Nos mesures DEIMOS montrent clairement que toutes les étoiles se déplacent dans l'espace à des vitesses très similaires et semblent partager des propriétés chimiques similaires."

"Il est intéressant de noter qu'une tentative de propagation des vitesses parmi les étoiles du système pourrait étayer la conclusion selon laquelle UMa3/U1 est une galaxie dominée par la matière noire - une possibilité alléchante que nous espérons examiner avec davantage d'observations de Keck", déclare Will Cerny, étudiant diplômé de l'Université de Yale. , le deuxième auteur de l'étude.

La façon dont ces stars ont réussi à rester un groupe soudé est remarquable. Une explication possible est que la matière noire pourrait les maintenir ensemble.

"L'objet est si chétif que sa survie à long terme est très surprenante. On aurait pu s'attendre à ce que les fortes forces de marée du disque de la Voie lactée aient déjà déchiré le système, ne laissant aucun vestige observable", explique Cerny. "Le fait que le système semble intact conduit à deux possibilités tout aussi intéressantes. Soit UMa3/U1 est une minuscule galaxie stabilisée par de grandes quantités de matière noire, soit c'est un amas d'étoiles que nous avons observé à un moment très particulier avant sa disparition imminente. "

Avec le premier scénario, parvenir à une confirmation directe d'UMa3/U1 en tant que système stellaire satellite faible, ancien et dominé par la matière noire serait un exploit passionnant car cela soutiendrait une prédiction de la théorie principale sur l'origine de l'univers.

Selon le modèle Lambda Cold Dark Matter (LCDM), les scientifiques émettent l'hypothèse que lorsque des galaxies comme la Voie lactée se sont formées pour la première fois, elles ont créé une attraction gravitationnelle au cours de leur processus d'assemblage qui a attiré des centaines de systèmes stellaires satellites qui continuent de tourner autour des galaxies aujourd'hui.

Une étude complémentaire sur les implications d'UMa3/U1 sur la théorie LCDM a été acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal. et est disponible en format pré-imprimé sur arXiv serveur.

"Que les observations futures confirment ou infirment que ce système contient une grande quantité de matière noire, nous sommes très enthousiasmés par la possibilité que cet objet pourrait être la pointe de l'iceberg, qu'il pourrait être le premier exemple d'une nouvelle classe de matières extrêmement sombres." des systèmes stellaires faibles qui ont échappé à la détection jusqu'à présent", explique Cerny.

Des preuves concluantes de la présence ou de l’absence de matière noire dans UMa3/U1 sont essentielles pour déterminer si le système stellaire est une galaxie naine ou un amas d’étoiles. En attendant que sa classification devienne claire, Ursa Major III / UNIONS 1 porte deux noms. Les satellites ultra-faibles de la Voie lactée portent généralement le nom de la constellation dans laquelle ils ont été découverts (dans ce cas, la Grande Ourse), tandis que les amas d'étoiles ultra-faibles portent généralement le nom du projet d'enquête dans lequel ils ont été découverts (UNIONS).

Bien que l'identité de ce système stellaire soit encore ambiguë, UMa3/U1 ouvre la voie à de nouvelles perspectives en cosmologie.

"Cette découverte pourrait remettre en question notre compréhension de la formation des galaxies et peut-être même la définition d'une 'galaxie'", déclare Smith.